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干细胞是一种具有无限增殖和分化潜能的细胞,因而一直被认为是对抗生物体衰老的有力武器。2023年,来自美国顶尖医疗机构——西达赛奈医学中心(Cedars-Sinai Medical Center)——的研究团队发现,将幼儿小鼠的心脏干细胞分泌的细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)注射给老年小鼠后,不仅显著延长了老年小鼠的寿命,还改善了它们各项器官的健康状态。研究发表在《科学报道》(Scientific Reports)期刊上。

首先,研究人员从刚出生的幼儿小鼠体内取出了部分心脏组织,在体外培养环境中让它们不断生成心脏球形干细胞(cardiosphere-derived cells, CDCs)。将这些干细胞培养15天后,研究人员将它们分泌的细胞外囊泡收集了起来,并每月将其注射到22月龄(大约相当于人类65岁)的老年小鼠心脏周围。治疗过程总过持续4个月,并且首月为大剂量注射(7.5μg/g)。

图表 1 实验流程

结果显示,相较于对照组而言,注射干细胞分泌的细胞外囊泡的老年小鼠身体素质更好,在跑步机测试中奔跑的最大距离始终大幅高于对照组。

图表 2 老年小鼠跑步机测试实验结果,蓝色线为注射了心脏球形干细胞细胞外囊泡(CDC-EV)的实验组,红色线为对照组,下同

这样的身体素质差异可能源于实验组小鼠拥有更好的心脏功能。在实验中研究人员不仅发现实验组小鼠的心脏在组织学上具有更好的形态和结构,其心电图结果也展示出更佳的心脏弹性,从而能更有效地为身体组织输送血液。此外,实验组小鼠骨骼肌、肺等器官的纤维化程度也显著低于对照组小鼠,表明这些器官更加健康。

图表 3 小鼠心电图中代表左心室僵硬程度的E/E`峰比值

更值得注意的是,来自幼儿小鼠的干细胞分泌物显著延长了老年小鼠的寿命。在4个月治疗结束后,实验组的小鼠依旧有91.7%存活,而对照组小鼠的存活率只有57.1%。如果将这个结果换算到人类身上,该疗法平均延长了3.2年的寿命。

图表 4 小鼠的存活率曲线

综上所述,本研究发现,为老年小鼠注射来自幼儿小鼠心脏干细胞分泌出的细胞外囊泡可显著改善它们的健康状况,并延长它们的寿命。过往研究显示,这些细胞外囊泡中含有一系列具有生物活性的微小RNA(microRNAs),它们能启动心脏细胞的再生功能,从而维持其健康状态2。或许在不久的将来,我们将能看到干细胞及其分泌物被应用到疾病治疗、衰老干预等领域中。

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